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1、华中科技大学硕士学位论文摘要近年来，天然气的不断开采和利用使得天然气工业得到了迅速发展，专家们普遍认为21世纪中叶将是以天然气为主的能源时代。由于PE（polyethylene，聚乙烯，下同）管耐腐蚀性能好、焊接简单、使用寿命长等优点以及目前它在实际工程中的成功应用，PE管在燃气管道上的广泛使用已成为大势所趋。此时，对PE管性能的研究就显得重要起来。本课题旨在把有限元软件中的热力分析功能应用到PE管在不同土壤温度环境下、管材热应力应变方面的研究上去，结合实际数据，建立合理的分析模型，对PE管材进行比较精确的热分析，观察PE管在不同的土壤温度条件下应力应变情况。以便在实际工程中铺设PE管道时，考
2、虑温度对其影响并在土壤温度变化较大时（如季节变化）对PE管采取有效的保护措施，延长PE管的使用寿命本文利用 ANSYS软件热分析功能，建立 PE燃气管有限元模型，对 PE燃气管在土壤温度为 10、20、30，管内壁温度 15不变的情况下，管道壁面的温度分布、应力分布进行模拟计算，分析结果表明：管壁温度分布总是取决于管壁两端热源的温度，热源温度较高的地方，靠近此端管壁的温度较高。与此同时，对管壁应力计算结果进行总体分析，可以得出：同一土壤温度下，管壁靠近温度较高的地方热应力值较大，应力越值大对应的应变变形趋势越强，即对材料强度的破坏越强；不同土壤温度下，土壤温度越高，管壁热应力值越大，此时与应力
3、对应的应变也越明显。由上面的分析可以总结为：管壁温度越高，管壁材料的应力值越大，由应力应变关系图可知，应力值越大对应的材料应变值越大，应变大对材料使用强度影响大，因此影响塑料管道的运行压力，可能致使管道必须降低一个标准运行。当应力达到某一极限值时，会给材料带来高强度的破坏，因此，PE管道在运行时，土壤温度不宜过高。当土壤温度超过20时，燃气用PE管道必须降低一个压力等级来确保系统运行安全。关键词：燃气聚乙烯管ANSYS温度应力应变I华中科技大学硕士学位论文AbstractIn recent years, the continuous exploitation of natural gas an
4、d natural gas industrymakes use has been developing rapidly. Experts generally believe the middle of the 21stcentury will use natural gas-based energy era. As PE (polyethylene, Following is thesame) pipe corrosion resistance, and simple welding, Long service life and now it worksin practice the succ
5、essful application PE pipe in the gas pipeline has been widelypromoted as the trend of the times.At this time, the study on the properties of PE pipe appears important. The issue isto use finite element software thermal analytical procedures applied to the PE pipe atdifferent soil temperatures mater
6、ial and thermal stress and strain area study up, thecombination of actual data, the establishment of a rational analysis model, the PEpipeline for more precise thermal analysis PE pipe in the soil temperature conditions ofstress and strain. To the practical engineering of PE pipe laying taking into
7、account theeffect of temperature and temperature changes on the ground more often (for example,seasonal changes) on PE management to take effective measures to protect and extendthe life of PE pipe.By using ANSYS thermal analysis functions, the establishment of finite elementmodel of PE gas pipe in
8、the soil temperature of 10C, 20C, 30C, pipe wall temperatureof 15C, stress distribution simulation analysis, The results show : Wall always dependon the temperature distribution in the wall at both ends of the heat source temperature,high temperature heat source, This wall near the end of the high t
9、emperatures.Meanwhile, the wall stress calculation results overall analysis, we can draw :Thesame soil temperature, the temperature near the wall in places with high thermal stresslarger, great stress, the strain deformation trend is stronger, that is the strength of thematerial damage more powerful
10、; different temperatures, soil temperature increases, Soiltemperature higher, the wall greater thermal stress, strain the more obvious. From theabove analysis can be summarized as follows : the higher the temperature of the wall, thewall materials greater stress, stress-strain relationship map, we c
11、an see Stress greatervalue corresponding to the material greater strain, strain major strength of the materialII华中科技大学硕士学位论文used greater impact, affect the operation of plastic pipe pressure could result in a pipelinemust reduce operating standards. When stress reached a certain limit, it may give a
12、 highstrength material damage, therefore, PE tubes at runtime, soil temperature should not betoo high. When the soil temperature is above 20C , with PE gas pipeline pressure to alower grading system to ensure safe operation.Keywords: GasPolyethylene pipeANSYSTemperatureStress-strainIII华中科技大学硕士学位论文独创
13、性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密，在_年解密后适用本授权书。不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日I华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1课题的提出及意义近年来，天然气的不断开采和利用使得天然气工业得到了迅速发展，专家们普遍认为21世纪中叶将是以天然气为主的能源时代。天然气在世界一次能源构成中所占份额从20世纪50年代初的9.7上升到目前的24；而在我国所占比例只有2.2。我国已将天然气开发和利用作为21世纪初能源结构优化和石油工业产业升级的重点，争取用10年时问使天然气在能源消费结构中的比例由目前的2.2提高到8左右
